国内外计算思维教育的研究脉络与实践比较

陈 兴 冶 张 慧 伦 杨 伊

计算思维（Computational Thinking）作为信息时代的产物，是一种运用计算工具与方法求解问题的思维活动，是信息社会中每个人都应掌握的思维方式。随着人工智向社会生活的各个领域渗透，应对技术变革对社会所带来的挑战是教育，尤其是计算思维教育的首要任务。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》将高中信息技术学科核心素养界定为“在接受信息技术教育过程中逐步形成的信息技术知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的综合表现”，具体分为信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等四个核心素养，其中以计算思维最为关键，①解月光, 杨鑫, 付海东. 高中学生信息技术学科核心素养的描述与分级[J]. 中国电化教育, 2017(5): 8-14.求解计算机问题所需要的正是计算思维，影响着其他要素发展的质和量，不仅在一定程度上决定了学科核心素养的水平，也直接关系到个人在未来社会的可持续发展水平。

一、内涵溯源：计算思维教育的缘起和发展

计算思维在国际上被提出可以追溯到20世纪80年代，麻省理工学院教授西摩·派珀特（Seymour Papert）于1980年首次提及，①Vonèche J J. Mindstorms: Children, Computers and Powerful Ideas[J]. Pergamon, 1983, 1(1):87.1996年，西摩·派珀特在其研究中再次强调，②Papert S. An Exploration in the Space of Mathematics Educations[J]. International Journal of Computers for Mathematical Learning, 1996, 1(1): 95-123.但真正将这一概念带到大众视野并使之受到广泛关注的是卡内基·梅隆大学的教授周以真（Jeannette M. Wing），其于2006年赋予了“计算思维”较为明确的界定，即运用计算机科学的基础概念和理论进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等一系列思维活动，用以回答计算机科学与人的关系，③Wing J M. Computational Thinking[J]. Communications of the ACM, 2006, 49(3): 33-35.并于两年后再次发文，指出计算思维将影响到各个领域的每一个人。④Wing J M. Computational Thinking and Thinking about Computing[J]. Philosophical Transactions A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2008, 366(1881): 3717-3725.随着计算思维定义的研究与实践在国内外逐渐升温，对计算思维的解读也呈现出了不同的视角，总体上主要分为两类：一类强调计算思维是一种思维技能。典型的界定如Hemmendinger将其视为一种像计算机一样探索、发现、解决问题的能力；⑤Hemmendinger D. A Plea for Modesty[J]. ACM Inroads, 2010, 1(2): 4-7.Brennan和Resnick则在计算概念、计算实践和计算观念三个维度上解构为16个方面的技能。⑥Brennan K, Resnick M. New Frameworks for Studying and Assessing the Development of Computational Thinking[C]. The 2012 Annual Meeting of the American Educational Research Association, 2012: 1-25.不同于具体化的思维技能，另一类界定放眼于“过程”，即视之为一种思维的过程，不同概念的区别在于对过程抑或步骤的划分。有学者视之为形式化问题的过程、⑦Aho A V. Computation and Computational Thinking[J]. The Computer Journal, 2012, 55(7): 832-835.数据驱动的思维过程，⑧王飞跃. 面向计算社会的计算素质培养: 计算思维与计算文化[J]. 工业和信息化教育, 2013(6): 4-8.以及经历抽象、形式化、构造、自动化的过程。⑨王荣良, 卢文来. 计算思维：行进中的挑战[J]. 中国信息技术教育, 2017(6): 4-10.相较而言，国内《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》为了使计算思维在实际教学中更加容易表征与评价，是以解构为具体能力要素为基点，这与Selby和Woollard博士提出的“五要素”思路较为接近，包括算法、评估、分解、抽象、概括等五个方面的思维。

截至目前，已有12个欧盟国家将计算思维纳入义务教育课程。⑩朱珂, 贾彦玲, 冯冬雪. 欧洲义务教育阶段发展计算思维的理论与实践研究[J]. 电化教育研究, 2019(9): 89-121.计算思维已在世界范围内被认为是“21世纪的基本技能”之一和“人类三大科学思维方式”之一。随着计算思维内涵的不断丰富，相关研究的持续推进与发展，受到国内外计算机教育界、社会科学界、哲学界广大学者的激烈讨论，不仅成为发达国家课程计划的重要内容，而且成为我国人才培养及强国战略的重要途径，同时，重视中小学生计算思维培养逐渐成为我国学者和教育行政部门的共识。表1归纳了计算思维正式提出后的十年中，在国内外引发高度关注的相关政策和事件。

综合以上分析，20世纪末21世纪初，欧美发达国家就较为重视计算思维的培养，一个重要的表征就是陆续颁布了计算思维教育的相关标准、政策和课程计划。国内关于计算思维教育起步虽晚于国外，但进入2010年后伴随着科技的发展，计算思维作为核心技能之一逐渐被国内教育智库、行政部门所关注，因此国内外在总的研究历程上存在差异。研究起步、研究历程、研究传统的差别必然带来“计算思维教学实践”的差异，特别是计算思维评价路径和工具的差异。本研究将从研究历程的对比出发，对国内外计算思维研究的宏观历程、中观实践和微观的有效性评价进行分析与探讨。

表 1 计算思维进入课程计划的重要事件梳理

二、发展脉络：国内外计算思维教育研究历程

计算思维在当今社会发展中起着举足轻重的作用，①朱亚宗. 论计算思维：计算思维的科学定位、基本原理及创新路径[J]. 计算机科学, 2009, 36(4): 53-55.分析相关文献发现，计算思维教育是国家意志、社会发展以及个体发展的共同体现，自提出后在国内外学界迅速发展。

（一）国外计算思维教育研究的发展动态

国外研究者较早意识到计算思维是未来社会不可或缺的素养，“走向低龄化”是国外计算思维教育和研究的重要特征，体现在研究对象的覆盖面上，涵盖所有阶段的学生。譬如，英国K-12所有学生要依据年级学习包括计算思维在内的计算机科学概念。②Finish National Board of Education. Curriculum Reform in Finland[EB/OL]. (2018-01-13)[2020-05-18]. http://oph.fi/download/151294 ops2016_curriculum_reform_in_finland.pdf.在具体实施中，将计算思维与问题解决、人工智能等核心技能与技术进行深度融合是国外计算思维教育中较为普遍的做法，如新西兰将计算机科学列为高中阶段的必修科目，包括编程算法、人机交互、人工智能和计算机图形学等具体内容。③Bell T, Andreae P, Lambert L. Computer Science in New Zealand High Schools[EB/OL]. (2018-01-13)[2020-05-18]. http://crpit.com/confpapers/CRPITV103Bell.pdf.

在研究成果数量增长趋势和分布方面，笔者统计分析了自2006年正式提出计算思维概念开始至2022年11月30日，Web of Science核心数据库中收录的篇名包含“Computational Thinking”的期刊论文，共有804篇符合要求。根据趋势初步分析发现，国际上关于计算思维的研究从2015年起出现了明显的增长，关于计算思维的培养研究与实践在世界各地持续升温，并且由高等教育领域向中小学教育转移。英国、美国、新加坡、韩国、土耳其和中国等都启动了计算思维教育实践和研究项目，有的国家甚至将计算思维教育纳入国家教育战略。

统计结果还显示，计算思维是横跨教育学、计算机科学的研究议题，同时也受到心理学等邻近学科的影响。其中教育学领域（Education Educational Research）研究数量占到了74.8%，计算机科学领域（Computer Science）研究数量占到了41.8%。

研究成果的地域分布呈现“涉及范围广、数量悬殊、话语权集中”的特征。美国学者的研究多达240篇，占总发表量的29.7%；中国以160篇（19.8%）位居第二；土耳其以93篇（11.5%）位居第三。除此之外，关注该主题研究的国家和地区还有土耳其、巴西、韩国、英国、希腊等国（见图1）。

计算思维研究在国际上的蓬勃发展很大程度上依赖于专注该领域的团队和有一系列较大影响力的研究。Yadav研究团队是取得较多成果的团队之一，2014年该团队对计算思维开始了早期的探索，较早阐述了计算思维的内涵，④Aman Yadav, Chris Mayfield, Ninger Zhou, Susanne Hambrusch, John T. Korb. Computational Thinking in Elementary and Secondary Teacher Education[J]. ACM Transactions on Computing Education, 2014, 14(1): 1-16.对其要素进行解构并与其他学科融合，⑤Aman Yadav, Hai Hong, Chris Stephenson. Computational Thinking for All: Pedagogical Approaches to Embedding 21st Century Problem Solving in K-12 Classrooms[J]. TechTrends, 2016, 60(6): 565-568.提出计算思维作为一种普遍的能力，应该作为学校学习的一个重要组成部分，加入学生分析能力培养中。①Joke Voogt, Petra Fisser, Jon Good, Punya Mishra, Aman Yadav. Computational thinking in Compulsory Education: Towards an Agenda for Research and Practice[J]. Education and Information Technologies, 2015, 20(4): 715-728.该团队聚焦于K-12阶段学生计算思维的培养，并以教师教育为突破口，对计算思维从定义到培养策略，做了系统、深入的探索。此外，还有以信息学和计算思维国际挑战赛“Bebras”为中心进行研究的Valentina团队、②Dagiene, Valentina; Stupuriene, Gabriele. Bebras: A Sustainable Community Building Model for the Concept Based Learning of Informatics and Computational Thinking[J]. Informatics in Education, 2016(15): 25-44.长期致力于将计算思维真正融于K-12课程体系的Wilensky团队，他们试图打破计算思维长年作为一个孤立的主题游离于学科教学之外的状态。可以说，国外近年来对计算思维的研究全面且不断深入，或是以教师专业发展为突破口，或是借助国际竞赛项目，或是结合心理学研究成果，或是融合科学课程体系，在一定程度上表明计算思维研究不仅是国际关注热点，也是一个复杂、广泛且与课堂教学联系密切的主题。

从定义内涵到项目开发，到教学实践再到效果评估，每一个侧面都为研究者留下了填补的空间和深入研究的领域。随着计算思维研究的蓬勃发展，涌现出了一些有影响和标志意义的成果。笔者以总被引量和年均被引量为指标，选取了同时满足“总被引量＞300”且“年均被引量＞40”的研究6项（见表2），作为国外最具代表性的研究成果。经过对每项成果的分析，发现其中理论研究占绝对优势，说明国际上关于计算思维的研究是从定义计算思维开始的。但这并不意味着实证研究逊色于理论，相反，通过前文对重要研究团队成果的分析不难发现，在有了基本的理论框架之后，计算思维必须进入课程体系，有具体的教学项目作为依托，与心理学等相关领域密切结合，这些都需要大量的教学实验来完成。目前国外大量的实证研究正在紧密结合国际形势，关注前沿问题，让计算思维持续深化，真正落地。

表 2 计算思维高被引外文文献统计表

（二）国内计算思维教育发展动态

如果我们用计算机学科知识与技能的角度审视计算思维的培养，会发现计算思维教育并非要将学生培养为计算机专家，而是像计算机科学家一样思考问题，这是国内基础教育界的共识。中小学信息技术课程是培养这一能力最核心的载体，是开展计算思维教育的天然渠道。因此，国内学者紧密结合计算机课程，就如何通过信息技术课程培育计算思维作了深入的讨论和研究。2013年便有学者明确将计算思维视为信息技术课程的一种内在价值，这种价值的实现依赖于合理组织教学内容和可行的教学方法。①李锋, 王吉庆. 计算思维: 信息技术课程的一种内在价值[J]. 中国电化教育, 2013(8): 19-23.

释放这一内在价值最关键的是要设计优质的探究性教学活动，保证课标的有效落实。不少研究者探讨了计算思维如何在中小学信息技术课程中得到落实，部分学者基于宏观视角明确了信息技术课程之于计算思维培养的必要性：如果仅仅将计算思维渗透到学科教学中，而没有任何一门学科发挥培养计算思维的统领作用，一方面，缺乏一个相对稳定的课程内涵和核心价值，信息技术会沦为“技术课程”，随着信息技术及其应用工具的变化而逐渐失去“自我”；②肖广德, 高丹阳. 计算思维的培养: 高中信息技术课程的新选择[J]. 现代教育技术, 2015, 25(7): 38-43.另一方面，没有统领性的课程，学生计算思维的培养始终是碎片化的、不成体系的。因此，计算思维研究在国内兴起的初期，我国部分学者致力于对课程设计进行思辨性的探索，试图厘清如何使信息技术成为计算思维培养的统领性课程。这对于有步骤、有节律地培养中小学生计算思维意义重大。同时，对于信息技术这门年轻的学科而言，从“实用性教育”升级为“基础性教育”，在此过程中找到课程的“自我”有着不可忽视的价值。这是国内研究者取得的思辨研究的重要理论成果，为中观层次的课程开发，微观上的课程设计发挥了奠基作用。

基于思辨研究奠定的理论基础，有学者从中观的层面思考、设计、开发了培养计算思维的高中信息技术校本课程。纵向包括了从课程目标到内容框架，再到评价策略的全过程，配套形成了纸质教材编写、学习环境创设与数字资源开发一整套的方案，并将方案落实到教学过程中，形成了以解决问题环节为中心的完整教学体系。①曹晓明, 安娜. 培养计算思维的高中信息技术校本课程研究[J]. 现代教育技术, 2018, 28(7): 106-112.更为微观的，有学者从具体的课程实践出发，认为充分挖掘出高中信息技术课程各个模块内容中蕴含的计算思维是进行计算思维教育的前提，②张学军, 郭梦婷, 李华. 高中信息技术课程蕴含的计算思维分析[J]. 电化教育研究, 2015, 36(8): 80-86+107.并以高中信息技术课程的一个必修模块、五个选修模块为案例，对其中所蕴含的计算思维进行了深入细致的分析。

三、实践载体：计算思维教育的实践探索

计算思维本身并非专属于计算机科学，但它反映了用计算手段解决问题的方式。一直以来，计算机科学是计算思维培养的最重要载体，且计算思维的培养与形成离不开有效的教学实践，实践活动正是计算思维的基础。

（一）国内外关于计算思维实践研究的整体特征

计算思维培养应从基础教育阶段抓起，必须进课程、进课堂，这成为各国政府和学界的共识。计算思维是问题解决的思维能力，它的培养离不开但不仅限于编程教学，对于如何有效进行计算思维的培养，当前绝大多数研究还处于实践探索阶段，亟需构建支持学科知识与计算思维发展的理论模型，使一线教师的教学实践有据可循。

总体上，国外学者偏重计算思维结构和教学模式的理论研究，例如韩国学者苏金甲、李恩京、崔现宗分别通过教学模型、Scratch编程以及学习情景的创设等培养学生的计算思维；③袁中果, 谷多玉, 武迪. 计算思维教育研究现状及实践路径[J]. 创新人才教育, 2016(4): 54-59.新加坡学者赖思谊提出了以建构主义为基础的计算思维的三维空间理论。④Sze Y L, Joyce H, Ling K. Review on Teaching and Learning of Computational Thinking through Programming: What is Next for K-12?[J]. Computers in Human Behavior, 2014: 51-61.由于计算思维在国内的实践历史并不长，积累的教学实践经验比较有限，国内学者更加注重计算思维培养的教学落地。有研究者在考察了我国近40年的计算机教育史后，一针见血地指出了计算思维培养的教学实践在我国发展受限的原因：国内无论是基础教育还是高等教育，“知识传递”与“工具操作”一直是计算机课程的“痼疾”，思维发展和培养几乎成为计算机教学的“荒地”。⑤龚静, 侯长林, 张新婷. 计算思维能力发展模型与教学程序研究[J]. 现代教育技术, 2018, 28(4): 48-54.计算机课程究其本质从来就不是简单的“知识”或“工具”，随着人们对课程本质认识不断加深，计算思维的培养才真正受到关注。但随着新一轮基础教育课程改革的启动，三维目标从一个相对完整和立体的视角呈现了教学的愿景，其中“过程与方法”与计算思维教育的核心要义高度默契，学生不仅要知道“是什么”，更重要的是培养一种思考问题、解决问题的能力。因此，从时间脉络及思想背景来看，我国新课改成为计算思维教育实践的肥沃土壤。在此背景下诞生的基于项目的学习、探究性学习等成为计算思维教育实践的方法载体，形成多种教学实践模式。

（二）我国计算思维实践路径的梳理与分析

国内关于实践研究主要遵循两种路径。路径之一是将计算思维的培养真正落实在具体的案例当中，譬如开发相关软件并用于教学。典型的有十年前牟琴进行的“轻游戏”的研究，①牟琴. “轻游戏”对计算思维能力的培养：教育游戏对程序设计基础课程教学的影响[J]. 远程教育杂志, 2011, 29(6):94-101.本质上是教育软件与主流游戏内在动机的有机融合。内容和任务都与课程相关，兼具游戏所特有的挑战、好奇、幻想等情感体验，还具备易于迁移到课堂教学、符合学校课程模式和规则的特征。类似的教学软件还有郭守超等人提出的以教师为设计者、组织者、引导者，基于App Inventor，利用计算思维解决问题的学习工具，②郭守超, 周睿, 邓常梅, 狄长艳, 周庆国. 基于App Inventor和计算思维的信息技术课堂教学研究[J]. 中国电化教育,2014(3): 91-96.此外，还有以TMaze编程工具为基础的对5－9岁儿童进行计算思维的培养的研究等。③郑德强. 计算思维教育如何落地[EB/OL]. (2018-01-07)[2020-05-18]. http://www.fjedu.cn/index.php?r=studio/post/view&sid=550&id= 6890.上述软件的开发与应用对计算思维的培养与推广起到了重要的作用，从操作的层面进行了大胆的尝试，为计算思维在教学实践中落地提供了条件。

国内关于实践研究的另一条路径是对计算思维的教学方法进行系统的理论探索，相比具体的软件开发，这类成果更加中观。这一路径可以进一步分为两类研究：一类是以计算思维内涵结构为本体的教学模式。谢忠新等根据计算思维包含的算法思维、评估、分解、抽象、概括五大要素，分别设计了基于计算思维某一方面培养的单个课堂活动。④谢忠新, 曹杨璐. 中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J]. 中国电化教育, 2015(11): 116-120.计算思维教育过程宏观上在教学每个阶段都应有适合的教学理论支持，有明确的思维教学目标并遵循思维发展的规律；在方法层面要有全新的交流与协作方式及合适的检索、存储、加工信息的新手段和新方法；在外部支持上，要为教师变革教学、提高教学效能提供支持；在知识学习与技术应用的过程中，发展可迁移的思维技能，建构从无意识思维到有意识思维直至无意识自动思维的习惯。另一类则是依托于较为成熟的教学模式，设计面向计算思维培养的教学实践路径。典型的包括面向计算思维的W-PBL教学模式，其核心就是基于网络环境资源，设置一组面向计算思维的、层次递进的问题情境，引导学生在开展一系列的活动过程中将计算思维渗透到自身的知识体系和能力中。⑤张蕾. 面向计算思维的WPBL教学模式研究[J]. 电化教育研究, 2014, 35(3): 100-105.该模式渗透了PBL的教学思想，这些问题不仅能激发学生的动机，而且还有助于培养计算思维。

尽管都是对计算思维的教学方法进行的系统的理论研究，但不同的是，谢忠新等人以计算思维自身的结构要素为基础进行设计，计算思维就是教学过程本身，后者则是以一个相对成熟的模式为基础，面向计算思维做出教学设计，计算思维是作为教学目的而存在的。两种设计思路必将对应不同的教学模式，但在理论研究中各有千秋，特别是在计算思维研究还不甚成熟的起步阶段，与相对成熟的教学模式结合不失为一种培养计算思维的路径。与此同时，将计算思维本身的结构作为开发教学模式的切入点，虽然难度较大，但对我们从根本上形成属于计算思维研究领域自己的教学模式和实践体系，是大胆且非常有力的探索。

（三）计算思维教育实践成效的评价工具与方法

由于计算思维兴起之初亟待解决的是定义、内涵、结构等基本问题。具体到实践层面，特别是在教学实施后的评价阶段，研究起步较晚，内容相比教学实践相对薄弱。但计算思维评价是非常重要的一个环节，轰轰烈烈的计算思维教育活动如果脱离了评价就没有了目标和基本的导向，而沦为一种无目的实践，因此在对中观的实践研究进行分析后，有必要对国内外计算思维评价研究情况进行梳理。对于计算思维评价，国内外研究者针对各自所处的教育情境以及不同阶段学生的特点，开展了多角度多途径的研究。我国学者曾对计算思维评价方式进行了总结与梳理，将评价工具分为文本话语分析、题目测试、作品分析、图示分析和行为分析五大类。①郁晓华, 肖敏, 王美玲等. 计算思维培养进行时: 在K-12阶段的实践方法与评价[J]. 远程教育杂志, 2018(2): 18-28.本研究选取相关文献作了进一步的综合分析，以便从不同视角更深入地了解当前计算思维评价工具的研究现状。

国外关于计算思维评价的研究中最为重要的是评价工具的开发。以任务为载体的计算思维测试平台是出现较早的一类评价方式，评价内容由开发者根据平台任务自主选择。美国科罗拉多大学科赫等人早在2010年便开发了名为“计算思维模式图”的评价工具，用来评价学生创作视频游戏程序时计算思维概念的使用情况。②Koh, K. H., Basawapatna, A., Bennett, V., Repenning, A. Towards the Automatic Recognition of Computational Thinking for Adaptive Visual Language Learning[A]// Visual Languages and Human-Centric Computing(VL/HCC), Symposium On ACM[C]. IEEE, 2010: 59-66.类似的还有2012年加利福尼亚大学沃纳等人开发的可在Alice平台应用的“精灵评价”（Fairy Assessment）工具，③Werner,L., Denner,J., Campe, S., Kawamoto, D. C. The Fairy Performance Assessment: Measuring Computational Thinking in Middle School[A]// Proceedings of the 43rd ACM Technical Symposium on Computer Science Education[C]. ACM: 215-220.巴萨瓦帕特纳等人于2011年开发的计算思维模式测验，④Basawapatna, A., Koh, K. H, Repennlng, A., Webb, D.C., Marshall, K. S. Recognizing Computational Thinking Patterns[A]//Proceedings of the 42nd ACM Technical Symposium on Computer Science Education[C]. ACM: 245-250.以评价学生能否将视频游戏中培养的计算思维模式进行应用。上述测试平台代表了项目开发者评价计算思维的意识，但总体上是一种就事论事的评价，更类似于对学生任务完成情况进行打分，并没有揭示出计算思维的本质，也没有真正体现出科学性。随着时间的推移以及国际上对计算思维内涵、结构认识的不断完善，近几年研究团队实现了仅针对学习成果而进行评价的突破，土耳其学者柯尔克玛兹等人设计开发的由29个题目组成的计算思维评价量表，⑤Korkmxz O, Cakir R, Ozdcn M Y. A Validity and Reliability Study of the Computational Thinking Scales[J]. Computers in Human Behavior, 2017(72): 558-569.测量维度包括创造力、算法思维、协作、批判性思维、问题解决等五个维度，库库尔等人开发的计算思维自我效能感量表，⑥Kukul V, Karatas S. Computational Thinking Self-Efficacy Scale: Development, Validity and Reliability[J]. Informatics in Education, 2019, 18(1): 151-164.以及罗曼-冈萨雷斯等人2017年提出的由28个题目组成的计算思维测量量表。⑦Roman-Gonzalez, M., Perez-Gonzalez, J. C., Jimenez Fernandez, C. Which Cognitive Abilities Underlie Computational Thinking? Criterion Validity of the Computational Thinking Test[J]. Computers in Human Behavior, 72: 678-691.这些量表更为全面地评价了学生的计算思维水平，试图接近计算思维的本质，但与此同时也不可避免地存在一定的主观性。国外不同类型的评价工具总体呈现百花齐放的发展态势，每一种评价工具的背后都蕴含了评价思想和研究者对于计算思维的基本认识。

国内关于计算思维评价的研究近几年才引发关注。依据中国知网数据，国内明确聚焦计算思维评价的研究始于2014年，虽是对国外研究工具的综述介绍，①王旭卿. 面向三维目标的国外中小学计算思维培养与评价研究[J]. 电化教育研究, 2014, 35(7): 48-53.但它较早关注到了计算思维评价这一实践的关键环节，并以通俗易懂的三维分析方式与我国信息技术课程三维目标相互呼应，在当时产生了一定的影响力并保持了较高的被引量。另外，在此基础上提出的评价方式融入了作者对关注过程还是关注结果、关注计算思维的客观成效还是学习者的主观体验，为我国学者进行计算思维本土化的研究提供了启迪。而后较长一段时间，国内关于计算思维的评价陷入了沉默。直到2018年，我国学者在讨论计算思维培养的整体过程中再次提到了评价环节，并将其作为计算思维教育实践的一个重要组成部分和最终环节。就研究思路来看，国内更多是基于对国外评价体系的分类与梳理，在此基础上反思我国本土实践。从计算思维教育实践的纵向路径来看，计算思维的评价需要放眼行为过程、能力表现与学习结果；从横向维度来看，应当确定学生在知识、技能、态度等不同维度上的表现性指标，建立具有可操作性的等级体系标准。纵横交叉才能相对全面、客观地评价计算思维能力。此外，计算思维的评价既要有相对统一的标准，又要做到兼顾个体差异，诸如自身认知基础、能力偏向、兴趣动机的差异。因此总体上，我国学者在审视了国外计算思维评价研究成果的基础上，认识到评价手段要力求多元，评价内容要力求全面，评价依据要力求详尽。

具体到评价工具的开发，国内对计算思维评价工具的开发与应用历史较短，当计算思维的培养和评价在国际上备受关注之时，我国尚没有K-12阶段学生计算思维的量表，仅有对国外的研究介绍和述评。2019年白雪梅、顾小清进入了本土化探索与尝试，旨在为我国实践者和研究者对于K-12阶段学生计算思维的评价开发测量工具。②白雪梅, 顾小清. K12阶段学生计算思维评价工具构建与应用[J]. 中国电化教育, 2019(10): 83-90.笔者在认识到目前我国缺少一个成体系且经过科学论证的计算思维评价指标体系之后，也进行了实证探索，确立了计算思维评价框架，并构建了由7个因子及23个关键指标组成的指标体系。而后以1410名高中学生作为测试样本进行数据收集和分析，检验其有效性，结果显示该指标体系可为高中学生计算思维培养的教学实践提供测量工具的支持。③陈兴冶, 马颖莹. 本土化计算思维评价指标体系的构建与探索：基于1410名高中生的样本分析与验证[J]. 远程教育杂志, 2020, 38(5): 70-80.

总体上讲，我国关于计算思维评价的研究有两个特点，其一是借鉴国外较多，独立思考较少。这在任何一个全新领域研究的起步阶段是必要的，但要警惕过分停留于梳理、分析，会阻碍该研究领域在国内的发展。其二，立足于本国学生实情的实证研究非常薄弱，与国外大量的实证研究形成了较大的反差，这与我国研究计算思维评价历程较短有关，一定程度上也受我国传统思辨研究范式的影响，但在今后随着更多人投入计算思维教育实践，或有所丰富和发展。

四、研究展望：计算思维教育研究的问题与走向

笔者在回顾对比国内外计算思维研究整体路径和实践历程之后发现，尽管研究数量有所增长，热度逐年提升，但仍有较大的待开垦的荒地需要未来的研究者进行耕耘。

（一）中观层面基于教学实践研究的反思

计算思维实践是教学研究最受关注的方向，也是成果较为集中的研究领域。通过前期对国内外重要成果的梳理，当前实践研究仍存在两方面问题。一方面，从研究对象来说，更加重视计算思维在高等教育中的培养，与基础教育的结合仍显不足。约90%的研究围绕大学计算机基础教学，而在中小学教学中不成体系也不具规模。但事实上，思维的培养是一个长期而系统的过程，计算思维的教育应该贯穿于人才培养的全过程。既能帮助中小学生发展抽象思维能力，又能使成人更加适应信息社会，提升问题解决能力。因此，从研究层次上讲，中小学应提升对计算思维培养的教学实践的重视程度，不论是从成果数量还是从创新性上讲，都要有所突破并形成一定规模。另一方面，从研究内容上来说，研究较为局限，内容也比较单一。研究更多集中于模式的探讨和计算思维具体软件的开发和应用上，教学软件只是教学实践的载体，并不能等同于实践本身。教学实践是一个包含了教学目标、教学过程、评价体系、师资、教学资源、教学环境等多重因素的系统，对任何一个因素的研究必然有助于教学实践，但同时，对任何一个因素的忽视也必将影响教学目标的达成。目前对评价体系、教学资源与师资建设的关注明显不足，这会制约指向计算思维培养的教学的科学化发展，也会影响教学实践的效率。基于此，计算思维培养的教学实践研究应该抓住五个着力点：

第一，重视计算思维在基础教育阶段的培养与渗透。研究者应立足于基础教育一线，与教师深入合作，从教学需求与培养现状出发发现并解决问题，不能仅仅停留在理论层次的探索。同时，还应当放眼人才培养的全过程，将中小学置于“全人发展”的一个重要阶段来审视计算思维教育肩负的重任，才能在打好基础的同时面向未来社会培养人才。

第二，要综合应用思辨研究和实证研究多种研究范式。我国学者善于思辨，实证研究一度是短板，而计算思维培养的教学实践与现实贴合紧密，研究者在建构理论框架的同时应大胆实践。这就需要严谨、巧妙的实验设计和充足的样本，使研究更具科学性。目前，国内计算思维培养的教学实证研究不仅数量少，严谨性和科学性也相对不足，这需要在今后的研究中将理论与实证相结合，通过长时间、有计划的教学实验聚焦实际问题，检验培养成效。

第三，深化理论研究，夯实理论基础。尽管计算思维从提出到现在已有十几年之久，但是对于国内而言还是一个较“新”的事物，因此对于其内涵、特征、要素等问题的探讨仍然需要进一步厘清。只有对核心概念有了清晰的认识才能建构科学的理论框架，进而才能设计严谨的实证研究。所以，在倡导加大实证研究力度的同时需要夯实理论基础，这不仅是研究的指导，也是计算思维培养的教学实践的指导。

第四，拓宽计算思维培养的教学实践研究的广度。今后的研究在探讨计算思维培养的教学模式、策略等重要主题的同时，还应加大对计算思维评价、资源建设、师资建设等相关问题的研究，特别是着力开发科学的评价工具，这是检验教学成效的武器，也是教学实践获得成功的重要保障。没有适配的评价体系，即使探索出再多的模式也是孤立的。

第五，加强计算思维培养的教学实践研究的系统性。研究者应以全局的眼光审视计算思维实践过程，既要对每一个环节进行研究，又要在拓宽研究广度的基础上加大不同维度的关联，使得教学目标、教学过程、教学评价、资源建设等连成一体，发挥合力作用。

目前我国计算思维培养的教学实践研究仍处于起步阶段，研究成果较为有限，未来计算思维培养的教学必将向基础教育延伸，并且在“全人发展”的过程中强化意义，夯实理论基础的同时发展实证研究，其自身所涉及的各个环节也应得到全面的关注，特别是计算思维评价体系尤其应得到重视。如此计算思维培养的教学实践才能由隐性化、被动性向显性化、自发性转变，才能有规划、成体系地发展。

（二）微观层面基于教学评价环节的反思

从评价载体的视角分析，多数评价工具以程序设计为载体测量计算思维水平，即通过编程时学生的行为表现（如Aggarwal的前后测①Aggarwal A, Gardner-McCune C, Touretzky D S. Evaluating the Effect of Using Physical Manipulatives to Foster Computational Thinking in Elementary School[C]. The 2017 ACM SIGCSE Technical Symposium on Computer Science Education, 2017: 9-14.）、编程任务完成后的作品（如Dr.Scratch②Moreno-León J, Robles G. Analyze Your Scratch Projects with Dr. Scratch and Assess Your Computational Thinking Skills[J].Scratch Conference, 2015: 12–15.）、编程类测试题（如CTt③Marcos R G, Juan-Carlos P G, Carmen J F. Which Cognitive Abilities Underlie Computational Thinking? Criterion Validity of the Computational Thinking Test[J].Computers in Human Behavior, 2017(72): 678-691.）以及编程活动时进行访谈（如美国结构化诊断性访谈工具④Weintrop D, Wilensky U. Using Commutative Assessments to Compare Conceptual Understanding in Blocks-Based and Text-Based Programs[C]. Association for Computing Machinery, 2015: 101-110.）等途径来进行计算思维的测量。从评价维度的视角分析，大部分的评价工具基于编程（或算法）技能展开测量，其主要通过编程过程中的学生知识学习（概念、术语，如德国的PPA⑤Mühling A, Ruf A, Hubwieser P. Design and First Results of A Psychometric Test for Measuring Basic Programming Abilities[C]. Workshop in Primary And Secondary Computing Education, 2015: 2-10.）、技能掌握（基本程序技能，如CTS⑥Dagiene V, Futschek G. Bebras International Contest on Informatics and Computer Literacy: Criteria for Good Tasks[C].Informatics Education-Supporting Computational Thinking, 2008: 19-30.⑦Izu C, Mirolo C, Settle A, Mannila L, Stupuriene G. Exploring Bebras Tasks Content and Performance: A Multinational Study[J].Informatics in Education, 2017: 39-59.）及问题解决（程序修改、故障排查等，如TSA①David C, Webb. Troubleshooting Assessment: An Authentic Problem Solving Activity for it Education[J]. Procedia Social and Behavioral Sciences, 2010(9): 903-907.）等三个方面来测量学生计算思维水平。从评价目的的视角分析，可分为形成性评价（如Dr. Scratch、CTP、②Koh K H, Basawapatna A, Bennett V, Repenning A. Towards the Automatic Recognition of Computational Thinking for Adaptive Visual Language Learning[C]. 2010 IEEE Symposium on Visual Languages and Human-Centric Computing, 2010: 59-66.Fairy Assessment③Werner L, Denner J, Campe S, Kawamoto D C. The Fairy Performance Assessment: Measuring Computational Thinking in Middle School[C]. The 43rd ACM Technical Symposium on Computer Science Education, 2012: 215-220.）和总结性评价（如Beras竞赛、④Dagiene V, Futschek G, Bebras. International Contest on Informatics and Computer Literacy: Criteria for Good Tasks[C].Informatics Education-Supporting Computational Thinking, 2008: 19–30.⑤Izu, C, Mirolo C, Settle A, Mannila L, Stupuriene G. Exploring Bebras Tasks Content and Performance: A Multinational Study[C]. Informatics in Education, 2017: 39–59.CTt）工具，根据测量学习效果来修正教学是形成性评价的目的，而总结性评价则是测量一定周期学习后学生计算思维的发展水平。从评价对象的视角分析，多数评价工具的目标对象为6－8年级的初中生，少数针对小学生（如Dr. Scratch、Beras竞赛），涉及高中生的评价工具比较依赖程序设计，主要基于数据结构、程序阅读与调试（如Beras竞赛、CTt）等方式展开测量。总体而言，国外已开发出了针对不同群体的较丰富的计算思维评价工具。而在计算思维已成为信息技术学科核心素养的背景下，国内学者对计算思维评价的关注度依然有限，未来应在如下方面给予着重关注。

其一，建立合理、完善的计算思维评价指标，其前提必须对计算思维本身的内涵、边界、概念层次有清晰的界定。由于计算思维研究历史较短，初始定义较为宽泛，之后几经修改、完善，但对计算思维的认识仍处于进行时。不同的定义方式会影响我们对评价指标体系的厘清，因此研究者在有针对性地进行评价研究前，先要对计算思维的内涵、计算思维的教育内容和实践过程反复斟酌，如此得到的评价框架才有据可循。

其二，我国目前使用的计算思维的评价工具绝大多数来自国外，仅有CTt、CTS等少数工具经过了严格的验证，国内尚未出现较成熟的评价工具，只有个别学者针对国外个别测量工具进行了有效性和适用性的验证。⑥白雪梅, 顾小清. K-12阶段学生计算思维评价工具构建与应用[J]. 中国电化教育, 2019(10): 83-90.这在一定程度上影响了学科教学中计算思维培养的效果检测，亟需一套本土化、被广泛认同、可操作的计算思维评价指标。⑦范文翔, 张一春, 李艺. 国内外计算思维研究与发展综述[J]. 远程教育杂志, 2018(2): 3-17.

其三，研究范式上，计算思维评价既需要理论基础，又需要以科学的实证为支撑。但目前我国的计算思维评价更多的是包含在计算思维实践全过程当中的一个环节，距离专门的研究领域尚有距离。我国要建立符合本国学生的计算思维评价体系，必然要以大量的实证研究为基础，而不能直接将国外成型的量表未经本土化改造直接使用。

其四，就国内现有的数项评价工具来看，应丰富类别。根据国外的研究成果以及国内学者对国外的述评，要想反映学生计算思维水平及发展状况，不论量表经过了多么严密的检验和论证，也不论是多么智能化的在线评价程序，仅依赖一种研究工具远远不够。计算思维的复杂性决定了评价设计的艰巨性，因而很难用一种工具从概念、实践与观点三个维度全面测量学生计算思维的发展状况。①Kong S C. Components and Methods of Evaluating Computational Thinking for Fostering Creative Problem-solvers in Senior Primary School Education[M]// Computational Thinking Education. Singapore: Springer, 2019: 119-141.因此，今后计算思维评价工具要指向不同工具的综合与开发，将定性、定量等相关研究方法结合起来，综合评价与表征计算思维。